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1、城市轨道交通智能勘测技术研究与应用演讲者:罗海涛Contents目目 录录背 景 介 绍总 体 路 线地 理 信 息 数 据 服 务智能勘测综合应用平台智 能 勘 测 装 备 研 制12345总 结 展 望 6背景介绍1.1 研究背景1.2 行业现状1.3 战略规划背景介绍1.1 1.1 研究背景2019年7月,交通运输部印发数字交通发展规划纲要,提出以“数据链”为主线,加快交通运输信息化向数字化、网络化、智能化发展,为交通强国建设提供支撑2019年9月,中共中央和国务院颁布交通强国建设纲要,提出推进数据资源赋能交通发展,构建泛在先进的交通信息基础设施2021年2月,中共中央、国务院印发国家综
2、合立体交通网规划纲要,对交通强国建设纲要 的具体指标量化,明确“交通基础设施的数字化率90%”城市轨道交通勘测行业数字化、智能化是响应国家战略发展的必然趋势在十九大“网络强国、交通强国、数字中国”的战略部署下,中国数字经济进入发展快车道背景介绍1.2 1.2 行业现状优 点百 花 齐 放专 业 务 实精 准 高 效重 复 开 发信 息 孤 岛重专业,轻平台不 足传统勘测行业已逐步认识到数字化转型的重要性背景介绍1.3 1.3 战略规划交通基础设施工业软件股票简称:地铁设计,股票代码:0030132020年10月22日成功登陆A股资本市场“设计+数字科技”设计数字科技以设计业务为基础,持续拓展轨
3、道交通核心业务加快发展上盖开发、地下空间及市政、工程总承包等业务结合数字科技发展趋势,着力培育工程数字化、智慧地铁、节能环保、装配式建筑等业务利用BIM技术和数据互联互通,实现生产过程和生产管理过程.数字化,逐步形成智能设计、审图能力提供智慧建造、智能运维平台服务参与数字城市、智慧城市相关工作提供地下工程管理平台、地铁线网安全运行预警平台等服务广州地铁设计研究院“设计+数字科技”发展模式为勘测行业数字化转型提供新思路总体路线2.1 整体规划2.2 建设目标2.3 总体思路总体路线2.1 2.1 整体规划智能勘测综合应用平台智能勘测装备研制基础地理信息数据服务设计设计+数字科技数字科技岩土岩土数
4、字化产品数字化产品智能勘测数字地质航测遥感地下安全地铁保护总体路线2.2 2.2 建设目标9/45提升生产效率与质量生产效率与质量提升企业管控能力企业管控能力开拓数字化产品市场数字化产品市场助力业务实施业务实施赋能传统业务传统业务提速降本增效降本增效保障质量提升质量提升强化安全保障安全保障挖掘数据价值数据价值数字化目标总体路线2.3 2.3 总体思路赋能重构数据融合智能监测 数字地质航测遥感地下安全地铁保护智能勘测综合应用平台基础地理信息数据服务智能勘测装备研制地理信息数据服务3.1 视频巡线类3.2 航空摄影测量类3.3 基础业务类3.4 专题应用类地理信息数据服务整体介绍类别类别名称名称部
5、分示范应用部分示范应用应用场景应用场景视频巡线类视频巡线类航拍视频+设计表达广州地铁(13-2、7-2、14-2、3东、5东、10、11、12、18、22、8北、8拆、8东)、广花、芳白南中珠、佛穗莞城际;苏州6、8号线、南京11号线、深圳3东、20号线等设计,全周期航空摄影类航空摄影类高分辨率正射影像三维实景模型数据服务类数据服务类地铁全要素线网GIS图地铁e保护、监测管理、勘察管理等全周期数字化地质广州地铁全线网全周期多源数据融合(GIS+BIM+)飞白区间全周期专题应用类专题应用类交通疏解苏州六号线、八号线、广州十三五新线设计管线迁改广州十三五新线设计房屋拆迁十三线二期设计景观设计深圳地
6、铁三号线东延线设计方案汇报文件整合+三维展示引擎开发深圳二十号二期初步设计汇报、白泥坑项目等设计地理信息数据服务3.1 3.1 视频巡线类融合航拍视频、BIM模型、三维动画进行设计方案综合演示,用于方案汇报地理信息数据服务3.1 3.1 视频巡线类黄埔二号线有轨电车初步设计航拍巡游视频地理信息数据服务3.1 3.1 视频巡线类广州地铁七号线二期下穿珠江地理信息数据服务3.2 3.2 航空摄影测量类多镜头倾斜摄影航测成果有数字正射影像、实景三维模型、航拍巡游视频等,可为线路规划、BIM设计及施工提供基础航拍影像数据。三维实景模型数字正射影像地理信息数据服务3.2 3.2 航空摄影测量类广州地铁十
7、八号线三维实景模型地理信息数据服务3.3 3.3 数据服务类高精度线网GIS图,包含位置、里程、结构、保护区等基本信息地铁全要素线网GISGIS图地理信息数据服务3.3 3.3 数据服务类地质数据服务14万+个钻孔数字化成果地理信息数据服务3.3 3.3 基础业务类地质数据图层服务全运营线网地质横断面填色GIS图地理信息数据服务3.3 3.3 数据服务类多源数据融合服务通过融合地铁设施BIM模型、地上三维实景模型、地下三维地质及管线等数据构建基础数据一张图,为城市轨道交通设计、建设、运维提供基础数据服务。地理信息数据服务3.4 3.4 专题应用类交通疏解通过融合三维实景模型、设计方案模型,直观
8、展示地铁车站施工期间多期交通疏解道路走向地理信息数据服务3.4 3.4 专题应用类管线迁改通过融合三维实景模型、车站和管线BIM模型,直观展示地铁车站与管线位置关系及关系迁改前后的方案地理信息数据服务3.4 3.4 专题应用类设计方案CIMCIM综合演示可融合BIM模型、三维实景模型、VR全景、物联网传感器、演示视频、汇报PPT文件等多源数据,采用Unity等专业游戏引擎,根据项目特点定制开发个性化项目汇报程序,不切换软件无缝实现多模态、灵活可控的设计方案演示。地铁线路三维巡游车站地下结构展示剖面展示车站换乘关系展示智能勘测综合应用平台4.1 监测管理数字化产品4.2 勘察管理数字化产品4.3
9、 地下安全数字化产品4.4 地铁保护数字化产品智能勘测综合应用平台整体架构26标准统一、数据共享、能力复用、赋能业务、经验沉淀数据中台应用层勘察数据外业土工房调管线原位物探监测数据第三方健康地保地保数据无人机光纤振动视频监控人巡联防联控风险数据地质隧道基础地理/地质信息物联数据业务层建设监管结构安全应急管理优化设计指导施工大屏可视化监测一张图地保一张图风险一张图勘察一张图勘察管理监测管理地铁保护地下安全数据层四大产品方向4.1 4.1 监测管理:技术路线CMA系统数字化监测数据采集数据处理预警管理GIS可视化报表自动生成勘测算法组件库赋能基础地理信息数据服务数据支撑全方位整合轨道交通健康监测数
10、据、地保专项监测、第三方监测、地质、巡检、风险评估等多源数据,为地铁施工、建设、运维全生命周期提供数字化、智能化安全保障服务。监测业务系统第三方监测既有轨道交通结构日常监测既有轨道交通结构专项监测智能勘测综合应用平台4.1 4.1 监测管理:产品目标数据不落地数字化管控监测一张图人工监测手持终端系统接口自动化监测(地保、高支模、基坑)监测信息系统原始记录监测数据现场人员巡视记录仪器设备工点上图预警上图测点上图线路上图一窗观监测、一屏看预警真实性、准确性、及时性智能勘测综合应用平台智能勘测综合应用平台4.1 4.1 监测管理:盾构监控监测与盾构数据实时联动智能勘测综合应用平台4.1 4.1 监测
11、管理:盾构监控监测与盾构数据实时联动智能勘测综合应用平台4.1 4.1 监测管理:桥梁监测白沙河桥梁自动化监测智能勘测综合应用平台4.1 4.1 监测管理:一张图工点平面图智能勘测综合应用平台4.1 4.1 监测管理:一张图建设工点监测成果展示智能勘测综合应用平台4.1 4.1 监测管理:一张图沉降热力分析图智能勘测综合应用平台4.1 4.1 监测管理:应用情况3530条 在建线路12条 运营线路18条 在建工点205个 地保监测101个在控线路41家 第三方监测单位9家 施工(监测)单位19家 监理单位12家 建设单位1家使用单位 累计产生监测数据2700万条 每月递增监测数据量300万条2
12、700万条监测数据设备对接64种 常用设备39种 自动化监测平台25个127144个GIS数据GIS图层服务 12条在建线路 18条运营线路 205个工点 127144个测点智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:数据采集勘察信息管理系统勘察数据采集勘察项目管理勘察数据一张图通过APP实时上传或对接试验仪器数据,勘察各项业务均已实现数据采集无纸化。为勘察信息化管理提供了全面、准确、及时、规范化的数据来源。勘察外业 土工试验 原位测试 房屋调查智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:数据采集勘察安全管控流程:人工挖探、注浆封孔等安全、关键环节作业照片录入系统并存档;钻探开孔各环节利用
13、软件逐级审批,安全管理层层把控智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:数据采集二维码样签,来样管理、任务分配、工作量统计、进度管理、计划试验数量与实际完成数量对照智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:项目管理 质量管理 安全管理 进度管理 文明施工 办证协调 总体管理加强了对勘察质量、安全、进度、文明施工管控,实现勘察数据、业务、管理一体化,满足参建各方管理协作、数据共享、流程管控、数据移交的需求。勘察信息管理系统勘察数据采集勘察项目管理勘察数据一张图智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:项目管理通过现场安装摄像头实时监控并保存作业过程视频,实现勘察全过程视频监控智能勘测
14、综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:一张图勘察信息管理系统勘察数据采集勘察项目管理勘察数据一张图 GIS+勘察 GIS+BIM基于GIS地图,对勘察项目、钻孔数据、三维地质模型进行管理,提供钻孔柱状图查询、地质剖面图生成等工具。智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:一张图广州地铁590km线网,14万+个钻孔,300余万米进尺地质数据数字化,GIS图上检索、查询孔号、孔位、柱状图、地质剖面图等信息智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:一张图支持勘察项目信息、钻孔施工状态、办证及协调状态信息及柱状图、剖面图、作业照片检索或查询智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:一张图
15、GIS/建模可视化应用分析智能勘测综合应用平台4.2 4.2 勘察管理:应用情况10+条 地铁线路7条 城际线路4条 房建项目10余个 机场项目1个使用线路20家 勘察单位14家 勘察总体单位1家 勘察监理单位2家 建设单位3家使用单位 在建线路约3万个,进尺90万米 已运营线路约11万个,进尺300余万米14万个钻孔数据监控设备300+台 接入 视频监控摄像头300余台180+台在线钻机 在线 钻机数180余台智能勘测综合应用平台4.3 4.3 地下安全:背景介绍 潜在性:地下病害体形成的地下空洞,常导致地面塌陷事故频发,致灾原因复杂,应急处置被动,严重影响出行安全。危害性:不仅对交通出行也
16、带来了极大的不便利,对人民群众的生命财产安全造成了严重伤害。道路塌陷事故频发,致灾原因复杂,应急处置被动,严重影响道路出行安全有必要高标准建成一套广州市城市道路塌陷风险分析评估系统智能勘测综合应用平台4.3 4.3 地下安全:整体思路标准化技术成果,作为地方标准为各地工作开展提供指导持续对接各类数据,为模型分析提供基础信息开展实际道路塌陷风险评估,结合现场风险情况进行模型成果验证建立风险评估模型,准确分析道路塌陷致灾风险特征,为塌陷风险提供量化分析结果评估模型省标编制数据处理系统应用系统建设理论支持规范指导成果输出更新迭代智能勘测综合应用平台4.3 4.3 地下安全:初步成果智能勘测综合应用平
17、台4.3 4.3 地下安全:初步成果11个道路安全管控&应急指挥中心33大基础支撑22大核心系统 风险评估模型 相关技术研究 数据处理服务 风险分析基础支撑平台 风险分析评估系统55大专项风险评估 地下管网关联塌陷风险 在建工程关联塌陷风险 地下病害体关联塌陷风险 地质要素关联塌陷风险 道路塌陷综合风险广州市城市道路塌陷风险分析评估系统建设涵盖29条重点建设道路、总长119公里。接入全市多家政府部门道路塌陷相关数据,融合地质信息、在建工程、涉水管网、地下病害体探测、InSAR监测等塌陷指标因子,建立道路塌陷风险评估模型,输出风险评估结果并实现风险等级可视化。系统实现城市道路塌陷的风险评估、安全
18、状态的快速感知、及时预警、高效应对及科学监管,促进道路塌陷应急管理模式从被动应对向主动管控、从事后处理向事前处置、从孤立管理向多部门协同连续防控的转变,打造城市道路安全管控典范。智能勘测综合应用平台4.3 4.3 地下安全:初步成果数据融合分项研判、综合评估塌陷辅助决策支持提前处置、复盘调查InSAR监测物联感知外平台接入病害体探测管网等静态数据摸查与接入综合风险评估地下管线风险地下病害体风险在建工程风险地质要素风险地质分析塌陷影响范围分析开挖分析剖切分析专家指引围蔽处置智能勘测综合应用平台4.3 4.3 地下安全:初步成果病害体分析剖切分析影响范围分析沉降累计分析智能勘测综合应用平台4.3
19、4.3 地下安全:初步成果风险结果可视化:基于输入数据源,根据风险评估标准模型得出路段风险计算结果,确定对应的风险等级,并对路段风险等级进行可视化展示(红橙黄蓝分别代表I级、II级、III级以及IV级风险,I级最危险)。风险评估结果输出智能勘测综合应用平台4.4 4.4 地铁保护:总体概况地保保护一图统管利用结构健康监测数据、风险评估数据以及外部扰动的智能化技防等技术手段,实现桥隧结构风险的多元感知,自动识别定位及预警以及风险管控,推进巡检及日常维护工作的智能化。智能勘测综合应用平台4.4 4.4 地铁保护通过融合地铁设施BIM模型、地上三维实景模型、地下三维地质及管线等数据构建基础数据一张图
20、,实现地铁线网数字孪生,为地铁保护一张图提供基础数据支撑。地铁线网GIS图监测测点地质纵断面地质钻孔数字化风险一张图已完成621+公里621+公里14万+个12万+个1242+公里基础数据数字化成果-二维地铁线网里程标823+公里构建数字孪生底座BIM模型三维实景模型三维地质物理模型基础数据一张图智能勘测综合应用平台4.4 4.4 地铁保护建立地铁保护区风险源特征库,研发基于影像和点云智能识别技术无人机智慧巡检软硬件装备,实现地铁保护区快速巡检和违规作业的智能辨识与快速预警,解决了人工巡线存在“盲区”以及作业效率过低的问题。风险源识别清单炮机挖泥船履带吊机旋挖桩机搅拌桩汽车吊冲孔桩机塔吊立式水
21、泥罐装载机三轴搅拌桩钻孔桩机锚杆机推土机钻探机铣槽机挖掘机静压机抓斗机旋挖机自动辨识的挖掘机智能技防一张图智能勘测综合应用平台4.4 4.4 地铁保护使用基于地理信息技术的手机APP实现联防联控,一键上报。核查人员随时随地可查看当前违规上报情况,及时掌握现场信息进行核实并提交核查报告。一步上报地铁协管员在APP中可以通过一键上报,将违规情况上传一份简报所有确认的违规情况,都会生成一份核查报告三步确认上报-核查-确认智能技防一张图智能勘测综合应用平台4.4 4.4 地铁保护针对外部作业及自然灾害对轨道交通关键基础设施的影响,结合地铁结构风险评估构建全生命周期的动态监测体系,采用高精度、稳定可靠的
22、自动化监测新技术,实现动态监测与智能预警。智能监测产品监测数字化管理测量机器人自动化监测串并联相机网络摄像测量系统(在研)多阵列监测传感器依托“监测管理数字化产品”成果技术,为用户提供定制化应用智能监测一张图智能勘测综合应用平台4.4 4.4 地铁保护通过基础数据、智能技防、智能监测分析得到的各类风险源,构建风险管控一张图,实现对结构风险的评估、风险源管理和地铁设施结构的病害管理。风险管控结构隐患管理风险评估风险源管理风险管控一张图智能勘测综合应用平台4.4 4.4 地铁保护可按全部或分线路进行风险分级的综合统计分析;各线路按颜色呈现各分段风险等级,并可查看各分段风险分级详情:风险等级、风险描
23、述、风险提醒、静态风险、动态风险。风险管控一张图智能勘测综合应用平台4.4 4.4 地铁保护60/45地保风险查看及更新地质-纵剖面图查看地质-任意剖面图查看60/64地质-钻孔柱状图查看风险管控一张图智能勘测装备研制5.1 传感器类5.2 控制器类5.3 综合检测类5.4 新型机械类智能勘测装备研制整体概况类别类别名称名称部分示范应用部分示范应用使用范围使用范围自动化监测类自动化监测类地面深层沉降监测传感器十三号线农林下路站、十一号线天河东站地下工程安全监测道路塌陷监测地面分层沉降监测传感器十三号线农林下路站、十一号线天河东站地下工程安全监测道路塌陷监测矿山法多阵列监测传感器十三号线农林下路
24、站、梅东路站、十一号线天河东站矿山法超前预警隧道断面收敛位移监测传感器十三号线农林下路站隧道结构安全监测测量机器人自动化监测控制系统全线网地铁保护自动化监测综合检测类综合检测类推扫式三维激光扫描系统全线网隧道数字化建档、病害检测、现状调查、BIM应用等新型机械类新型机械类便携式全液压钻机18-22号线北延等十四五新线地质勘探智能勘测装备研制5.1 5.1 自动化监测类地面分层/深层沉降监测传感器可实现地面分层/深层沉降位移的实时自动化监测,测量精度达到毫米级、监测频率可达到分钟级,能够指导地下工程施工时的地层态势分析与风险预警,地面塌陷的实时预警。深层沉降传感器模组分层沉降传感器模组智能勘测装
25、备研制5.1 5.1 自动化监测类矿山法多阵列监测传感器通过超前预埋多阵列位移传感器,实现了掌子面开挖前方地层实时监测,填补矿山法施工前方地层监测的技术空白,达到超前预警的效果。多阵列传感器模块数据采集模块智能勘测装备研制5.1 5.1 自动化监测类矿山法多阵列监测传感器隧道拱顶沉降与净空收敛的实时自动化监测,指导地下隧道施工时的隧道结构态势分析与风险预警数据盒05050606施工隧道004040707080809091010柔性传感器模组人工监测点ZYSL616柔性传感器模组智能勘测装备研制5.1 5.1 自动化监测类测量机器人自动化监测控制系统成果评价鉴定国际领先经济
26、社会效益显著项目应用数量200+研发了基于测量机器人的城市轨道交通结构安全自动化监测成套设备及方法,提出一种基于RANSAC稳健估计两步法的狭长区间多测站动态基准传递方法,解决了自由设站模式下的基准点可用性问题,实现监测数据的实时分析和预警,破解传统监测方法存在的影响地铁运行、无法实施监测等难题。智能勘测装备研制5.3 5.3 综合检测类推扫式三维激光扫描系统通过定制化的集成设备,实现对隧道结构的综合检测与数字化管理等。灰度影像展开图隧道三维点云模型三维点云渲染盾构管片椭圆度推扫式三维激光扫描系统智能勘测装备研制5.4 5.4 新型机械类便携式全液压钻机 适应狭小空间和限高区域 机动性和场地适
27、应性强 泥浆水循环利用、不外流 岩层钻速快、取芯率高、芯样完整 针对特殊地层能够完整揭露出硬质岩间强风化夹层总结展望6.1 小结6.2 展望总结展望6.1 6.1 小结智能勘测综合应用平台智能勘测装备研制基础地理信息数据服务设计设计+数字科技数字科技岩土岩土数字化产品数字化产品智能勘测数字地质航测遥感地下安全地铁保护总结展望6.2 6.2 展望多专业数据进一步深度融合应用随着数字化转型的推进,将进一步赋能轨道交通多领域业务融合应用,对勘测成果的数字化应用需求将越来越大。勘测行业数字化建设标准统一标准统一是行业数字化建设的必经之路,需要整个行业共同努力推动。智能勘测装备个性化研制针对特定应用场景勘测难题,传统技术手段无法满足需求,个性化研制智能装备是解决行业痛点的有效手段。强专业弱平台平台应用开发的技术门槛越来越低,未来更加关注于应用需求,专业知识的应用能力决定了勘测行业数字化应用水平。提升城市品质 设计美好未来